Summa sidvisningar

måndag 28 juni 2021

DC to 10GHz divide by 10 prescaler

Min frekvensräknare klarar som mest 2400MHz och en nedskalare är ett komplement för att kunna mäta högre frekvenser, målet var att kunna mäta en bit över 11GHz.

I ett tidigare projekt sattes en dela med 8 nedskalare ihop med hjälp av surplusdelar med SOIC-8 komponenter. På bilden ser man utklippta kretskort som fått nytt liv i en liten plåtlåda och med semirigida koaxer med SMA kontakter. Fungerar fint - men koaxerna är känsliga och dela med 8 går ju fint men det vore kul att prova en ny design

HMC368 delar med 8, klarar upp till 12GHz.


Nu fanns möjligheten att skaffa nya nedskalarkretsar och denna gången var målet att sätta ihop en dela med 10. Den mest ekonomiska lösningen var att använda två separata kretsar, först en som delar med 2 och sen en som delar med 5. Många dela med 10 nedskalarkretsar som klarar 10GHz eller mer har ett högt pris och/eller finns i kapslingar som inte går att hantera i hemmalabbet pga. de små dimensionerna

HMC361 delar med två upp till lite över 10GHz. Finns som SOIC8 kapsel och har bra data

HMC438 delar med fem upp till 7GHz vilket räcker till eftersom maximal frekvens blir runt 5-6Ghz när HMC361 delat en gång

Adderade en MMIC ERA-1SM (i nån typ av micro-x kapsling) framför HMC361 i ett försök att få lite mer känslighet i kretsen och en skyddskrets.
ERA-1SM ska klara DC-8GHz med full spec. och kanske lite till i frekvens
En 500ohm potentiometer sätter rätt spänning till ERA-1SM, från +5V regulatorn till +3.4V på mmic.
Hade ingen bredbandig drossel för DC spänningen så den finns inte med i kretsen. Däremot provades en liten öppen bredbands uW stub på DC ledaren, oklart om den tillför något eller ens om storleken är korrekt ;)

Adderade spänningsregulator 8M05B (i DPAK format) för att slippa ha externt 5V nätaggregat och kunna använda +12V. Tre tantalkondensatorer på 10uF vardera samt tre 2.2nF keramiska kondensatorer kopplar av lägre frekvenser. En grön LED indikerar att regulatorn ger utspänning

komponenterna i kretsen

Locket på lådan (notera att dämpsatsen sitter på fel plats i blockschemat ;)    )


Tillverkade ett kretskort på tunt teflonmaterial lämpligt för GHz. Använde toner transfer metoden som jag skrev om tidigare. De keramiska RF kondensatorerna är storlek 0605 och resistorerna är 0805 samt 1206

Missade att HMC438 i beställningen att kretsen hade en "mini-so-ep" kapsel, dvs. jag satte en SOIC-8 i CAD PCB programmet och fick i efterhand modifiera kretskortet för hand under mikroskopet för att passa den betydligt mindre kapseln

Båda HMC kretsarna har en liten exponerad metallyta på undersidan av kapseln som ska lödas fast i jordplanet/kylytan och det krävs lite uppvärmning av både kretskort och komponent för att få lödningen att hända

Nya teflonkretskortet i nymodifierad låda, ingång till vänster, utgång till höger, dämpsatsen är på bilden på cirka 3dB och har bytts ut till en 7dB

Lådan blev lite mer robust än min tidigare dela med 8 krets. En surpluslåda som innehållet rensades ut och i metallfräsen gjordes plats för kretskortet med ny planfräst yta
Extern DC matas via en genomföringskondensator på några nF samt några hålferriter på DC ledaren i lådan

8M05B ska klara 500mA men behöver lite kylning via lådan och IR termometern visar 61 Celcius på regulatorn efter en tids drift. HMC kretsarna ligger lite lägre i temperatur, runt 50 Celcius

Volt

Ampere

Lite data i kretsarna

ERA-1SM har som mest 12dB gain och +12dBm UT vid 3.4V / 40mA

HMC361 vill ha som minst -15dBm IN och max +2dBm IN vid 11GHz
                 ger mellan -8 och +3dBm UT vid cirka +5V och 80mA

HMC438 vill ha som minst -15dBm IN och max +5dBm vid 5-7GHz
                 ger -1dBm UT vid cirka 5V och 80mA


Det innebär att man måste ha en dämpsats mellan MMIC och första nedskalaren för att inte överskrida maximal nivå på ingången om man råkar driva MMIC maximalt.
Minst -6dB dämpning verkar rimligt
En pi-dämpsats med vanliga E12 resistorvärden blir :

Med  120ohm 2st och 1st 47ohm viket ger 7.4dB dämpning. 

Alternativt 2st 150ohm och ett 39ohm ger 6.2dB dämpning


Mellan respektive nedskalare ser det inte ut att behövas en dämpsats

Mellan frekvensräknaren och nedskalaren behövs ingen dämpsats då min relativt okänsliga frekvensräknare behöver typ -5 till +10dBm för att hoppa igång på GHz räknandet.


Provkörning

Med +12V matning så drar hela kretsen cirka 200mA

Provkörning, med 3GHz så visas 300MHz. Plus lite korrigering för felvisning antingen i signalgeneratorn eller frekvensräknaren.Efter ett par timmars drift så är korrigeringen N.00136MHz på signalgenerator för att frekvensräknaren ska visa N.00000 med fem decimaler nollade

Signalgenerator

Frekvensräknare

Inga tendenser till självsvängning syns, dvs. frekvensräknaren är stilla och visar inget ovanlig udda frekvens utan insignal.

Det finns ett område där en för svag insignal skapar nån typ av oklar frekvensdelning och man ser då en udda frekvens på frekvensräknaren.

onsdag 16 juni 2021

EP-925 PSU issues

 PS-925 felsökning 13.8V nätdel


En vanlig syn på borden, ett nätaggregat som går under många olika namn/märken.

Problemet med detta nätaggregat var att utspänningen blev cirka 3Volt under belastning eller utan belastning,
det var i början ett intermittent fel och radio stänger av för låg spänning för att senare helt sluta ge mer än 3V utspänning.

Söker man på nätet efter PS-925 eller EP-925 hittar man en del information om hur detta nätaggregat fungerar och vanliga modifieringar..

Schemat stämmer ganska bra med innehållet i denna PS-925, det skiljer lite på data på t.ex likriktarbryggan som i denna nätdel var lite klenare sort.

FELET VAR:

Det finns ett antal elektrolytkondensatorer på kretskortet och som brukar vara det första steget i felsökning, dvs. löda av dessa och mäta upp med en s.k LCR mätare. De flesta kondensatorerna var OK men C4 47uF/25V belastade kretsen väldigt mycket. Den inre resistansen var väldigt låg och en ny kondensator löste problemet med endast 3V utspänning.

När man demonterade fronten så lossnade ett antal kopplingskablar, det verkar som med åren så har kablarnas kardeler gått av och vid minsta beröring faller kablar av från lödpunkterna.
Man får helt enkelt gå igenom dessa och göra nya lödändar på kablarna.

Det finns flera svagheter med detta nätagg. 

Värst är kylningen, den interna fläkten startar ofta och är dessutom mycket högljudd redan vid låg konstant belastning, typ att radio står på standby ett tag.
Det har varit nödvändigt att lägga en yttre fläkt på nätaggregatet som konstant suger luft ur lådan.

Det sitter en fläkt på bakre gaveln som styrs med en bimetall termostat, dvs. av eller på.
De två inbyggda kylflänsarna sitter bakom den främre fronten och är stackade på höjden. Mellan fläkt och kylflänsar sitter den tunga transformatorn. Fläkten trycker in luft i lådan bakifrån, runt transformatorn och sen ut genom gälarna på lådlocket. Kylflänsarna får mycket litet luftflöde och blir varma fort.
Gjorde ett försök att öka luftflödet och adderade en konstantgående 24V fläkt direkt på orginalfläkten och ett 270ohms 5W motstånd i serie till likriktarbryggans DC spänning, fläkten låter inte så mycket på den drivspänningen.
Trots denna modifiering blir kylflänsarna varma på låg belastning och det är rätt vanligt att den högljudda orginalfläkten startar och en extern fläkt är nödvändig.

Placeringen av orginalfläkten är inte bra, samt att kylflänsarna inte har ett effektivt kylflöde.

onsdag 9 juni 2021

Fixa kretskort snabbt och enkelt - recap på metoden!

Lite mer om toner transfer experimenten


Har nu jobbat med metoden under ett halvår och det fungerar fortfarande utan större problem.

En handfull projekt har fått sina kretskort gjorda hemma.
Det mesta är ytmonterat och SMT ned till 06 storlekar och ledningsbanor under 0.4mm.
Efter att CAD är klar tills etsningen är klar och kopparbanorna är rengjorda tar det mycket mindre än en timme även för flera kretskort parallellt.

Jämfört med fotoresist på kretskort och hanteringen med ljus och kemikalier i den metoden tycker jag det toner transfer metoden är klart enklare och snabb.

Exempel på några av mina kort ritade för hand i CAD och med laserutskrift.


Jag gör så här

Den transfermaskin för plastfilm jag använder är i orginalskick men duger fint för att göra första steget på transfereringen av toner från papper. Det verkar fungera bra att köra 1.6mm tjock kretskort genom lamineringsmaskinen, om kretskort är placerat mitt på valsen, även om det anger max.0.8mm.

Man skriver ut layouten med laserskrivare på reklampapper (som kommer i brevlådan varje vecka minst).
Man preparerar kretskortet genom att gå över ytan med stålull och sen alkohol för rengöring.

Sen tejpar man med värmetålig tejp fast utskriften på kretskortet på en enda kant av utskriften.
Sen kör man kretskort och utskriften med kanten med tejpen först in i lamineringsmaskinen, sen repeterar man detta tills utskriften verkar ha fastnat på kretskortet, kanske 10gånger eller mer.
Med denna metod så tycks papperet fästa lite på kretskortet och inte flyttas runt i processen.

Eftersom en original lamineringsmaskin har för låg temperatur så går man över till strykjärnet på ull värme :) och värmer på utskriften igen, det krävs högre värme för att tonern ska flytta över till kretskortet permanent.
Sen låter man kortet svalna och lägger kretskortet i vattenbad och väntar på att papperet blir helt genomblött och poröst. 
Men fingrarna gnuggar man av pappret i små skikt till det försvinner och inga pappersfibrer ligger kvar där man ska etsa bort koppar mellan kopparbanorna. Granska med en lupp för att hitta de sista pappersfibrerna som ska bort.

Man kan ju gå direkt på med strykjärnet och hoppa över lamineringsmaskinen om man känner att papperet inte flyttas runt när man värmer runt på pappersytan.

9 av 10 gånger blir resultatet bra på första försöket och man kan etsa.
Absolut vanligast problem är att när man byter till ett annat papper som transfermedia är av "fel" sort och toner överförs dåligt.

Vanliga problem

Man låter inte papperet bli genomblött och börjar gnugga tidigt, då lossnar toner från kretskortet i kanterna där papperet rullas av. Det är inget stort problem eftersom det lätt går att fylla i små hål med en bred permanent marker tuschpenna.

Man har för lite värme eller att kretskortet inte är plant, så en liten del av toner fastnar inte på delar av kretskortet. Beroende på hur stor del som fattas kan man börja om men ny utskrift eller fylla i med tunn eller bred permanent  marker tuschpenna. Strykjärnet är inte helt plant undertill och man får vrida på det på olika sätt så man ser att hela pappersytan är bestruken med värme.

Papperet lossnar från kretskortet när man använder strykjärnet, det händer oftast i ett hörn där värmen bygger upp snabbt och då smälter toner som smetas ut och papperet lossnar samtidigt.  Hörn är ofta fixbara med en bred permanent marker tuschpenna.

Reklampapperet man använder finns i flera utföranden, dels dom lite hårdare, blankare och styva papperssorten och sen den lite mer följsamma och med antydan till fiberstruktur på ytan, den senare sorten har fungerat bäst för att få toner att fastna på kretskortet. har provat med den hårdare sorten ett par gånger och den är inte helt ok eftersom toner inte riktigt vill fästa i kretskortet.
Sen finns det en riktigt lågbudgetvariant av reklampapper, tunt och fiberrik yta, den har varit sämre eftersom toner integreras i papperet och kan inte fästa på kretskortet.
Man får köra ett provskott helt enkelt och sen spara reklambladet tills nästa kommer i brefvlåhdan.

Saker att tänka på

Klipp ur kretskorten i den storlek dom ska ha innan värme läggs på för transfer i lamineringsmaskinen, det märks att kortet kyls av om det är lite större format. Kan man ta i kortet så är det för kallt, det ska helst inte gå att hålla fast kortet med fingrarna innan nästa steg tas.

Om jag kör 1.6mm tjockt kretskort och sätter kortet i lamineringsmaskinen nära en kortända på valsen så fastnar kortet ibland, sätter man det mitt på valsen har jag aldrig fastnat med korten.

Tjocka kretskort är inte plana, man måste jobba med strykjärnet och vrida på det så man ser att hela pappersytan blir uppvärmd.

De vanliga permanent marker pennor som finns i handeln fungerar bra även under en kontrollerad etsning, dvs. man tar upp kortet så fort kopparn är utraderad. Man bör lägga på ett par lager tusch och låta torka in så blir resultatet lika bra som toner transfer. Med ett lager blir det gärna små hål i tuschytan och där når etsmedlet koppparytan.

Granska kortet innan etsning med lupp, man hittar ofta pappersfiber eller små defekter i ledningsbanor eller kanter.

En bra värmetålig tejp är aluminiumtejp, tunn sådan använder jag för att fästa utskriften och även att maskera av undersidan på dubbelsidiga kretskort innan etsning. Aluminiumtejpen är dessutom inte flexibel vilket gör att utskriften hålls kvar i samma position när man börjar med första steget i lamineringsmaskinen.

Man får ha en bit papper kvar på en sida av utskriften där tejpen fäster papper och koppar, mest för att tejpen inte ska ligga över ledningsbanorna och isolera från värme under transferprocessen. Man får alltså en liten bit kretskort över där tejpen sitter

Annat

Lamineringsmaskinen kan användas om man modifierar den så att den når närmare 100 grader eller en temperatur där tonern blir flytande.
Exempel på ändringar i lamineringsmaskinen är att sänka hastigheten på valsen eller ändra på termistorn som känner av värmen. 
Bra att ha en liten handhållen IR temperaturmätare så man kan mäta på både vals och utskrift under processen.